DE2009461A1

DE2009461A1 - Closing and opening of cam-controlled valves with the aid of fluid pressure

Info

Publication number: DE2009461A1
Application number: DE19702009461
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Kolker, Wilfried, 4904 Enger
Priority date: 1970-02-28
Filing date: 1970-02-28
Publication date: 1971-09-09

Description

Wilfried KölkerWilfried Kölker

4904 Enger - Boenkamp 1. Juli 19704904 Enger - Boenkamp July 1, 1970

Rosenweg 106Rosenweg 106

Deutsches Patentamt
8000 München 2
Zweibrückenstraße 12German Patent Office
8000 Munich 2
Zweibrückenstrasse 12

Aktenzeichen ι P 20 09 461. 5File number ι P 20 09 461. 5

Betrifft : Viertakt - Brennkraftmaschinen, Beschreibung zur Patentanmeldung 1Subject: Four-stroke internal combustion engines, description for patent application 1

Schließen und Öffnen von nockengesteuerten Ventilen mit Hilfe von Flüssigkeitsdruck.Closing and opening of cam-controlled valves with the help of fluid pressure.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Druckkräften geeigneter Flüssigkeiten zum Schließen und zum Öffnen nockengesteuerter Ventile, besonders der Gasweohselventile von Viertakt - Brennkraftmaschinen. The invention relates to the use of compressive forces of suitable liquids for closing and opening cam-controlled liquids Valves, especially the gas switch valves of four-stroke internal combustion engines.

Der zum Schließen der Ventile benutzte Flüssigkeitsdruck soll die Ventilfedern ersetzen und so regelbar sein, daß er mit zunehmender Drehzahl erhöht und den Massenkräften dee Ventiltriebs angepaßt werden kann.
Mit der Erfindung soll erreioht werden : ·The fluid pressure used to close the valves should replace the valve springs and be adjustable so that it increases with increasing speed and can be adapted to the inertia forces of the valve drive.
The invention aims to achieve:

1. Einsparen der Ventilfedern.1. Saving the valve springs.

2. Verbesserte Führung, Kühlung und Schmierung der Ventilschäfte.2. Improved guidance, cooling and lubrication of the valve stems.

3. Einfachere Umlenkung der Ventilöffnungskräfte, besonders bei verschiedenen Ventilwinkeln. 3. Easier redirection of the valve opening forces, especially with different valve angles.

4. Verminderung von Kraftaufwand, Verschleiß und Geräuschentwicklung.4. Reduction of effort, wear and tear and noise development.

Bei den zur Zeit bekannten Viertakt - Hubkolben - Brennkraftmaschinen werden zur Steuerung des Gaswechsels Ventile benutzt, mit denen die in die Brennräume einmündenden Gaskanäle ( Einlaß - und Auslaßkanäle) abgedichtet und nach Bedarf geöffnet werden.In the currently known four-stroke reciprocating internal combustion engines valves are used to control the gas exchange with which the gas channels opening into the combustion chambers (inlet and outlet channels) sealed and opened as needed.

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Die Einmündung eines jeden Gaskanals wird von einem zum Kanal hin verjüngten Ventilsitzring umschlossen, in welchen der Ventilteller des zmr Abdichtung des Kanals dienenden Ventils genau passen muß. An dem Ventilschaft, in den der Teller an seiner dem Brennraum abgewandten Seite ausläuft, wird das Ventil so geführt, daß es nach dem Öffnen stets in seine Ausgansstellung zurückkehrt und den Gaskanal wieder dicht verschließt.The confluence of each gas channel is tapered towards the channel Enclosed valve seat ring, in which the valve disk of the valve serving to seal the channel must fit exactly. To the Valve stem in which the plate faces away from the combustion chamber Page leaks, the valve is guided so that it is open after opening always returns to its starting position and tightly closes the gas duct again.

Zu diesem Zeck ist in die der Einmündung gegenüberliegende Wand des Gaskanals eine VentiIführungsbuchse eingebaut, deren Achse in Rieh tung auf den Mittelpunkt des Sitzrings verläuft. Der Ventilschaft gleitet in dieser Buchse, sein freies Ende ragt ein Stück darüber hinaus. Um die beim Öffnen und Schließen des Ventils auf den Ventilschaft einwirkenden Seitenkräfte abzufangen, muß die VentiIführungsbuchse ausreichend lang bemessen werden.For this purpose is in the opposite wall of the confluence A valve guide bush is installed in the gas duct, the axis of which is in the direction runs to the center of the seat ring. The valve stem slides in this socket, its free end protrudes a little above it out. To the opening and closing of the valve on the valve stem The valve guide bushing must absorb the acting lateral forces long enough.

Die Einbaumaße dieser Teile müssen sowohl auf ein ungehindertes Gleiten des Ventilschaftes in der Führungsbuchse als auch auf eine gute Abdichtung des Gaskanals ausgerichtet werden. Zur Feinabdichtung, zum Schutz vor Reibung und zur Kühlung wird der Buchse Schmieröl züge führt. Die Erhaltung und die ständige Erneuerung des dünnen Ölfilms zwischen Ventilschaft und Führungebuchse ist wegen der nur geringen Spaltweite zwischen diesen Teilen besonders schwierig, aber eine Verstärkung des Ölfilms durch Vergrößerung der Spaltweite führt in der Regel nur dazu, daß große Mengen von Schmieröl am Ventilschaft vorbei in die Gaskanäle gelangen und dort verlorengehen.The installation dimensions of these parts must both allow for unhindered sliding of the valve stem in the guide bushing as well as a good seal of the gas duct. For fine sealing, for The bushing is used to protect against friction and for cooling. The preservation and constant renewal of the thin oil film between the valve stem and the guide bushing is due to the low Gap width between these parts is particularly difficult, but a strengthening of the oil film by enlarging the gap width results in the Usually only to allow large amounts of lubricating oil to pass the valve stem get into the gas ducts and get lost there.

Die Schmierung der Ventilführungebuchsen kann nur durch ständigen und schnellen Austausch des Schmieröls gesichert werden, der auch deshalb notwendig ist, weil an dieser Stelle der Maschine dem Öl der Hauptanteil der Wärmeableitung zufällt, denn ein beträchtlicher Teil der am Ventilteller anfallenden Wärmemenge gelangt über den Ventilschaft zurThe lubrication of the valve guide bushings can only be achieved by constant and quick replacement of the lubricating oil can be ensured, which is also why is necessary because the main part of the heat dissipation goes to the oil at this point in the machine, because a considerable part of the am The amount of heat generated by the valve disc is fed through the valve stem

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Piihrungebuchee und zu dem hier vorhandenen Schmieröl. Die Auelaßventile thermisch hoch belasteter Brennkraftmaschinen «erden deshalb hohlgebohrt und zu einem Teil des Hohlraums mit Natrium ausgefüllt. Natrium ist ein guter Wärmeleiter und wird schon bei normaler Betriebstemperatur des Ventils flüssig. Durch die Ventilbewegungen wird es dann geschüttelt und transportiert dabei die Wärme schnell und gleichmäßig von Aen heißen zu den kühleren Zoijen des Ventils. Einlaßventile benötigen diese kostspielige Innenkühlung nicht. Ein strömende Frischgase und zerstäubte Kraftstoffe entziehen ihnen soviel Wärme, daß an ihren Führungsbuchsen in der Regel keine kritischen Temperaturen auftreten. . Bei Auslaßventilen dagegen, deren Schäfte und Führungsbuchsen zusätzlich durch ausströmende Abgase erhitzt «erden, besteht die Gefahr, daß bei zu hohen Temperaturen am Ventilschaft haftendes Öl verschmort und Ölkohle hinterläßt, die den Schmierfilm in der Führungsbuchse νβrun reinigt oder zerstört und Reibung verursacht.Piihrungebuchee and the lubricating oil available here. Ground the discharge valves of thermally highly stressed internal combustion engines therefore hollow drilled and partly filled with sodium. Sodium is a good conductor of heat and is already normal with normal Operating temperature of the valve is liquid. By the valve movements it is then shaken and transports the heat quickly and evenly from Aen hot to the cooler Zoijen of the valve. Inlet valves do not require this expensive internal cooling. A flowing fresh gas and atomized fuels drain so much from them Heat that there are usually no critical temperatures at their guide bushes appear. . In the case of exhaust valves, on the other hand, their shafts and guide bushings also have to be added heated by escaping exhaust gases, there is a risk that if the temperature is too high, oil adhering to the valve stem will burn and Leaves oil carbon behind, which cleans the lubricating film in the guide bush νβrun or destroyed and caused friction.

In den thermisch nahezu ausgelasteten Führungebuchsen der Auslaßven tile führt aber jeglich« trockene Materialreibung iu einem übermäßigen Wärmestau, der in sehr kurzer Zeit das Material zur Dehnung bringt und. dadurch den Ventilschaft in der Buchse festklemmt.Da die Ventilöfif nungskräfte stets größer sind als die Schließkräfte, klemmt das Ventil in fast allen Fällen gerade dann, wenn es voll geöffnet ist, und kol lidiert in dieser Stellung mit dem Kolben. Um diese Gefahrenquelle auszuschalten, müssen alle ihre Komponenten wie Werkstoffe, Oberflächen bearbeitung, Einbaumaße, Schmierung und Kühlung so aufeinander abgestimmt werden, daß auch bei hoher Sauerbelastung ein leichtes Gleiten deβ Ventilschaftee möglich ist.In the thermally almost fully loaded guide bushes of the Auslaßven tile but any dry material friction leads to excessive friction Heat build-up, which causes the material to stretch in a very short time and. as a result, the valve stem is clamped in the socket. As the valve opening forces are always greater than the closing forces, in almost all cases the valve jams when it is fully open and collides in this position with the piston. To eliminate this source of danger, All of its components such as materials, surface treatment, installation dimensions, lubrication and cooling must be coordinated with one another that easy sliding even with high acid loads the valve stem is possible.

Die Ventile werden mit Hilfe von elastischen, meistens schraubenfor migen Stahlfedern geschlossen, die sich gegen ein« am freien Ende desThe valves are shaped with the help of elastic, mostly screw-shaped Steel springs closed against a «at the free end of the

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Ventilschaftes angebrachte Haltevorrichtung abstützen und die mit so berechneter Vorspannung eingebaut sind, daß sie bei geschlossenem Ventil den zum Abdichten des Geskanals nötigen Andruck des Ventiltellers an seinen Sitsring bewirken. Die Ventilfedern müssen so hart sein, daß ihre Kräfte die im Ventiltrieb entstehenden Massenkräfte auch dann noch sicher beherrschen, wenn die vorgesehene Höchstdrehzahl der Ma schine geringfügig überschritten wird.Support the valve stem attached holding device and with so calculated preload are installed so that when the valve is closed, the pressure of the valve plate required to seal the Geskanal effect on his sitring. The valve springs must be so hard that their forces also counteract the inertia forces arising in the valve train can still be controlled safely when the intended maximum speed of the machine is exceeded slightly.

Harte Ventilfedern erfordern jedoch große Ventilöffnungekräfte und erhöhen den Verschleiß des Ventiltriebs. Bei den meisten in Großserien gebauten Brennkraftmaschinen werden deshalb die Ventilfedern nur so hart wie nötig gewählt. Wenn bei diesen Maschinen dann nachträglich eine vom Hersteller nicht vorgesehene Leistungs - und Drehzahlsteigerung vorgenommen wird, ist damit zu rechnen, daß die serienmäßig montierten Ventilfedern den erhöhten Anforderungen nicht standhalten. Bei Drehzahlen, die über das vom Hersteller benannte Maximum hinausgehen, entsteht dann zuweilen ein Ventilflattern, durch das der Gaswechstl der Maschine außer Kontrolle gerät.However, hard valve springs require large valve opening forces and increase valve train wear. In most internal combustion engines built in large series, the valve springs are therefore only used in this way hard chosen as necessary. If on these machines, the manufacturer does not provide for an increase in output and speed subsequently is made, it is to be expected that the series-mounted Valve springs cannot withstand the increased requirements. At speeds that exceed the maximum specified by the manufacturer, then sometimes valve flutter occurs, through which the gas exchange the machine gets out of control.

Ursach· dieser Erscheinung ist das Unvermögen der Ventilfedern, die bei überhöhten Drehzahlen sehr starken Schwingungen des Ventiltriebs und auch der Federn selbst noch immer rechtzeitig abzufangen. Für sehr hoch drehende Maschinen werden darum anstelle der üblichen Sohraubtnfedern sogenannte Haarnadelfedern bevorzugt, die infolge geringerer Eigenschwingungen eine höhere Flattergrenze aufweisen. Ihre räumliche Unterbringung und ihre Abstützung erfordern allerdings ge genüber den Schraubenfedern einen größeren Aufwand.The cause of this phenomenon is the inability of the valve springs, which at excessive speeds to absorb very strong vibrations of the valve train and also of the springs themselves in good time. For very high-speed machines, instead of the usual Sohraubtnfedern so-called hairpin feathers preferred, which as a result of lesser Natural vibrations have a higher flutter limit. Their spatial accommodation and their support, however, require opposite the coil springs a greater effort.

Die Bruchsicherheit dieser beiden Arten von Ventilfedern zeigt keine merklichen Unterschiede, zumal Federbrüche dank der Qualität der zur Zeit verfügbaren Federstähle verhältnismäßig selten geworden sind. Während aber bei früheren, seitengesteuerten BrennkraftmaschinenThe break resistance of these two types of valve springs shows none noticeable differences, especially since spring breakages have become relatively rare thanks to the quality of the spring steels currently available. But while with earlier, side-controlled internal combustion engines

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gelegentlich vorkommende Federbrüche keine unbedingte Gefahr für die stehend angeordneten Ventile bedeuteten, enden sie bei modernen, obengesteuerten Maschinen fast immer mit der Zerstörung des Ventils durch den Kolben.Occasional spring breakage is not an absolute danger for the Vertical valves meant they ended up with modern, overhead valves Machines almost always result in the destruction of the valve the piston.

Die Verwendung von zwei gegenläufig gewickelten, ineinanderstehenden Schraubenfedern ist der wirksamste Schutz gegen die Folgen eines Fe derbruchs, der zur Zeit bekannt ist. Dieae Bauweise hat die Vorteile, daß der Bruch einer einzelnen Feder das Ventil nicht völlig außer Be trieb setzt, und daß sich die Teilstücke der gebrochenen Feder nicht' in den Windungen der intakt gebliebenen Feder verklemmen. Da sich diese Ventilfederung neben großer Betriebssicherheit auch durch verhältnismäßig geringe Kosten auszeichnet, wird sie heute allgemein bevor zugt. -The use of two oppositely wound, one inside the other Coil springs are the most effective protection against the consequences of a spring break. which is currently known. The advantage of this design is that the breakage of a single spring does not cause the valve to go completely out of service and that the parts of the broken spring do not ' get stuck in the coils of the intact spring. Since this Valve suspension in addition to great operational reliability also through relatively characterized by low cost, it is generally preferred today. -

Wie sehr dagegen die Herstellungskosten der Verbreitung fortschritt licher technischer Lösungen entgegenstehen können, zeigt das Beispiel der Drehstab - Ventilfederung ι Obwohl Drehstabfedern nahezu flatterfrei arbeiten und eine bessere Federungacharakteristik besitzen als Schraubenfeiern, haben sie, außer bei einigen kleinen Motortypen von Panhard und Citroen, wegen ihrer hohen Kosten keine Anwendung im Serienbau von Brennkraftmaschinen gefunden.How much, on the other hand, is the production cost of diffusion more progressive The example of the torsion bar - valve suspension ι although torsion bar springs can be almost flutter-free work and have better suspension characteristics than screw parties, they have, with the exception of some small engine types from Panhard and Citroen, because of their high costs, not used in series production found by internal combustion engines.

Das Öffnen und Schließen der Ventile wird durch Nocken gesteuert, die auf den mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Nockenweilen als über den Wellenradius hinausragende Ausbuchtungen so angeordnet sind, daß sie bei jeder Umdrehund der Nockenwelle einmal die ihnen zugeordneten Ventile entweder direkt oder über einen Hebelaechanismus betätigen. Die Bauweise des Ventiltriebs richtet sich danach, an welchen Stellen der Maschin· die Nockenwellen und die Ventile plaziert sind. Bei seitengesteuerten Maschinen, die heute nicht mehr gebaut werden, standen die Schäfte der neben den Zylindern in einer Reihe angeordnetenThe opening and closing of the valves is controlled by cams that on the cam shafts rotating at half the crankshaft speed as bulges protruding beyond the shaft radius are arranged in such a way that that with each revolution and the camshaft they once assigned to them Operate valves either directly or via a lever mechanism. The design of the valve drive depends on the points at which the camshafts and the valves are placed on the machine. For side-controlled machines that are no longer built today, stood the shafts of the arranged in a row next to the cylinders

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Ventile in becherförmigen Stößeln direkt auf der im Kurbelgehäuse untergebrachten Nockenwelle, die von der Kurbelwelle über Zahnräder angetrieben wurde. Dieser einfache Ventiltrieb war unempfindlich und geräuscharm, aber er begrenzte die Möglichkeiten, mit Hilfe eines größeren Gasdurchsatzes die Maschinenleistung zu steigern, denn die über den Ventilen ausgebuchteten Brennräume und die von unten her in diese Ausbuchtungen einmündenden Gaskanäle ergaben bei ansteigenden Drehzahlen einen zunehmend ungünstigeren Ablauf der Gaswechsel - und Verbrennungsvorgänge .Valves in cup-shaped tappets directly on the one housed in the crankcase Camshaft that was driven by the crankshaft via gears. This simple valve train was insensitive and quiet, but he limited the possibilities to increase the machine performance with the help of a larger gas throughput, because the over the valves bulged out combustion chambers and into them from below Gas channels opening into bulges resulted in an increasingly unfavorable sequence of gas exchange and combustion processes at increasing speeds .

Dennoch waren die geringen Kosten dieses Ventiltriebs für einige Motorenwerke Anlaß genug, die damit ausgerüsteten Maschinen noch jahrelang gegen die Konkurrenz leistungsfähigerer, obengesteuerter Masciinen weiterzubauen, deren Ventile im Zylinderkopf hängend angeordnet waren. Bei hängenden Ventilen entfielen die störenden Ausbuchtungen der Brennräume, und auch die Gaskanäle ließen sich strömungsgünstiger gestalten. Nockenwellen und Stößel blieben zunächst an ihrem bisherigen Platz im Kurbelgehäuse. Ihr großer Abstand zu den Ventilschäften wurde durch Stoßstangen überbrückt, und die Ventilöffnungskräfte wur- > den mit Hilfe von Kipphebeln zu den Ventilschäften umgelenkt.Still, the low cost of this valve train was for some engine factories Reason enough, the machines equipped with them against the competition of more powerful, overhead machines for years continue to be built, the valves of which were arranged hanging in the cylinder head. In the case of hanging valves, the annoying bulges were eliminated the combustion chambers, and also the gas ducts, could be designed to be more aerodynamic. Camshafts and tappets initially stayed with their previous ones Space in the crankcase. Their large distance from the valve stems was bridged by bumpers, and the valve opening forces were > which is diverted to the valve stems with the help of rocker arms.

Durch die Aufhängung der Ventile im Zylinderkopf wurden Gaswechsel und Verbrennung derart verbessert, daß die Maschinen nun wesentlich höhere Leistungen und Drehzahlen erreichen konnten. Mit den Drehzahlen wuchsen aber wiederum die Massenkräfte der zahlreichen Bauteile dieses Ventiltriebs. Die Massenkräfte mußten aufgefangen werden durch Einbau entsprechend harter Ventilfedern, die jedoch größere Ventilöffnungekräfte und eine Verstärkung der Stoßstangen und der Kipphebel notwendig machten. Bei Maschinen mit großem Kolbenhub und verhältnismäßig kleiner Zylinderbohrung hatte zudem die für Stoßstangen - Ventiltriebe übliche, parallele Anordnung der Ventile den Nachteil, daß für denThe suspension of the valves in the cylinder head enabled gas changes and combustion improved so that the machines could now achieve significantly higher outputs and speeds. With the speeds but in turn the inertia forces of the numerous components of this increased Valvetrain. The inertia forces had to be absorbed by installing correspondingly hard valve springs, which, however, had greater valve opening forces and made reinforcement of the bumpers and rocker arms necessary. For machines with a large piston stroke and relatively The smaller cylinder bore also had the one for pushrod valve trains usual, parallel arrangement of the valves has the disadvantage that for the

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steigenden Gasdurchsatζ bei hohen Drehzahlen die Ventile zu kleine Öffnungsquerschnitte hatten. Zudem stellte sich bei genauerer Erforschung der Gaswechselvorgänge heraus, daß die durch parallelstehende Ventile bedingte Lage der Gaskanäle bei jedes Gaswechsel starke Richtungsänderungen der Gasströmungen erfordert und die schnelle, gründliche Spülung und Füllung der Zylinder behindert.increasing gas throughput at high speeds, the valves are too small Had opening cross-sections. In addition, it turned out on closer investigation of the gas exchange processes that the position of the gas ducts caused by parallel valves with each gas exchange strong changes in direction which requires gas flows and hinders rapid, thorough purging and filling of the cylinders.

Obwohl diese Nachteile seit langer Zeit offenkundig sind, wird noch die überwiegende Mehrzahl aller Brennkraftmaschinen mit Stoßstangen Ventiltrieben gebaut. Einigen dieser Maschinen- gelingen Drehzahlen bis zu etwa 6000 Umdrehungen pro Minute, aber in dieeem Drehzahlbereich summieren sich dann mechanische und strömungstechnische Probleme so «ehr, daß sich hier die Grenze der Leistungsfähigkeit von Stoß stangen - Ventiltrieben abzuzeichnen scheint. Sie sind aber weiterhin dort wirtschaftlich, wo es nicht auf eine hohe Literleistung der Maschinen ankommt und sich deren absolute Leistung aus einem großen Hubraum gewinnen läßt.Although these drawbacks have been evident for a long time, they still will the vast majority of all internal combustion engines with pushrod valve trains built. Some of these machines achieve speeds of up to about 6000 revolutions per minute, but in this speed range Mechanical and fluidic problems then add up so much that this is where the limits of pushing power stand up - Valve train seems to be emerging. However, they are still economical where the machines do not have a high liter output arrives and its absolute performance from a large Can gain displacement.

In den USA sind deshalb alle zur Zeit in Großserien gebauten V 8 Zylinder - Maschinen mit Stoßstangen - Ventiltrieben ausgerüstet, mit denen es möglich ist, alle Ventile einer solchen Maschine von nur einer Nockenwelle aus zu steuern.In the USA, therefore, all V 8 cylinders currently built in large series are - Machines equipped with pushrods - valve trains with which it is possible to control all the valves of such a machine from only to control a camshaft.

Während aber in den USA eine der modernsten Haschinen, der mit einer obenliegenden, zahnriemengetriebenen Nockenwelle ausgerüstete Fotiac Reihensechszylinder, der mit 250 SAE - FS aus 4096 ecm Hubraum keineswegs leistungsschwach war und zudem sehr geräuscharm arbeitete, von Genaral Motors zum Jahresende 1969 wieder aufgegeben wurde, gehen in europäischen Ländern die Motorenwerke immer mehr dazu über, die Nockenwellen ihrer Maschinen auf den Zylinderköpfen in der Nähe der Ventilschäfte anzuordnen. Bei dieser Bauweise entfallen Stößel und Stoßstangen. Die Massen des Ventiltriebs werden dadurch so reduziert, daß ihreBut while in the USA one of the most modern machines, the one with a overhead, toothed belt-driven camshaft equipped Fotiac in-line six-cylinder, the one with 250 SAE - FS from 4096 ecm displacement by no means was inefficient and also worked very quietly, was abandoned by Genaral Motors at the end of 1969, go in In European countries, the engine factories are increasingly using the camshafts of their machines on the cylinder heads near the valve stems to arrange. This design eliminates the need for tappets and bumpers. The masses of the valve train are reduced so that their

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van.van.

Kräfte auch bei höheren Drehzahlen zu beherrschen sind. Die eingesparten Kosten für Stößel und Stoßetangen decken etwa den erhöhten Aufwand für den umständlicheren Zahnrad -, Ketten - oder Zahnriemenantrieb der nun weiter von der Kurbelwelle entfernt gelagerten Nockenwelle. Für die in Europa vorherrechenden Brennkraftmaschinen mit nur einer Zylinderreihe, die nach wie vor nur eine Nockenwelle benötigen, bringt dieser Ventiltrieb erhebliche Vorteile : Die Brennräume können als flache Kegel oder als Kugelausschnitte geformt werden, in denen große Ventile und weite Gaskanäle einander in einer Ebene im Winkel gegenüberstehen ψ und die Gasströmungen zweckmäßig führen. Da in so geformten Brennräumen, in denen es keine toten Winkel gibt, das verdichtete Kraftstoff Luftgemisch schneller, gleichmäßiger und gründlicher verbrennt, wird auch die Energie der Kraftstoffe besser genutzt.Forces can also be controlled at higher speeds. The saved costs for tappets and bumpers cover the increased expense for the more complicated gear, chain or toothed belt drive of the camshaft, which is now mounted further away from the crankshaft. For the internal combustion engines prevalent in Europe with only one row of cylinders, which still only require one camshaft, this valve train has considerable advantages: The combustion chambers can be shaped as flat cones or spherical cut-outs, in which large valves and wide gas ducts face each other in one plane Opposite angles ψ and guide the gas flows appropriately. Since the compressed fuel / air mixture burns faster, more evenly and more thoroughly in combustion chambers of this type, in which there are no blind spots, better use is made of the fuel's energy.

Sie Nockenwelle kann mitten über der Zylinderreihe in gleichen Abstand von beiden Ventilreihen gelagert werden, und die Nocken können über Kipphebel die Ventile betätigen. Zu diese* Zweck müssen aber die Kipphebel gekröpft werden, und zu ihrer Lagerung sind zwei Kipphebelwellen nötig. Nockenwelle und Kipphebelwellen liegen dann dicht beieinander und beanspruchen soviel Platz, daß der Zugang zu den Zündkerzen behindert ist tind die Zündkerzen nicht immer an ihrem günstigsten Platz unterzubringen sind.You camshaft can be in the middle of the cylinder bank at the same distance be supported by both rows of valves, and the cams can operate the valves via rocker arms. For this purpose, however, the rocker arms must be used be cranked, and for their storage are two rocker arm shafts necessary. The camshaft and rocker arm shafts are then close together and take up so much space that access to the spark plugs is impeded the spark plugs cannot always be placed in their most favorable place are.

Viele Hochleistungsmaschinen, bei denen es neben der bestmöglichen Gestaltung der Brennräume und der Gaskanäle auch darauf ankommt, die !fassen des Ventiltriebs so gering wie möglich zu halten, haben heute für jede Zylinderreihe zwei Nockenwellen, die direkt über den Ventilreihen liegen und deren Nocken lediglich,über kleine, becherförmige Stößel auf die Ventilschäfte wirken.Many high-performance machines, in which there is next to the best possible design of the combustion chambers and the gas ducts, it is also important to keep the volume of the valve train as small as possible today for each cylinder bank two camshafts, which are located directly above the valve banks and their cams only via small, cup-shaped The tappets act on the valve stems.

Die Übertragung der Ventilöffnungekräfte kann auf diese einfache Weise erfolgen, solange die dabei bevorzugte Anordnung der Ventile in einerThe valve opening forces can be transmitted in this simple manner take place as long as the preferred arrangement of the valves in a

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gemeinsamen Ebene beibehalten wird. Wenn aber in absehbarer Zeit weitere Firmen dem für hervorragende Laufeigenschaften, bei hoher spezifischer Leistung richtungweisenden Beispiel der Bayrischen Motorenwerke folgen und ähnlich wie bei deren 2500 / 2800 - Sech«zylindern die Graskanäle schräg oder tangential in die Brennräume einmünden lassen und die Ventile in verschiedenen Winkeln ohne gemeinsame Ebnne anordnen, werden sie zur Lenkung der Ventilöffnungskräfte wieder Kipp oder Schlepphebel benutzen müssen, ohne die eine mechanische Betätigung solcher Ventile auch mit zwei Nockenwellen pro Zylinderreihe nicht möglich ist. ■common level is maintained. But if more in the foreseeable future Companies for excellent running properties, with high specificity Performance trend-setting example of the Bavarian engine works follow and similar to their 2500/2800 six «cylinders Let the grass channels open into the combustion chambers at an angle or tangentially and arrange the valves at different angles without a common plane, you will have to use rocker arms or rocker arms again to steer the valve opening forces without the mechanical actuation such valves with two camshafts per cylinder bank is not possible. ■

Nach einer gewissen Betriebsdauer wird es notwendig, den Ventiltrieb um den inzwischen entstandenen Verschleiß seiner Bauteile nachzustellen. Wenn nicht, zum Beispiel durch hydraulische Stößel, Abstände der Bauteile automatisch ausgeglichen werden, muß das Nachstellen von Hand erfolgen. Diese Arbeit nimmt meistens viel Zeit in Anspruch, denn sie kann mit ausreichender Genauigkeit nur bei abgekühlter Maschine durchgeführt werden, und bei vielen Maschinen ist der Zugang zu den Ein Stellvorrichtungen erst nach einer Demontage von Luftfiltern, Zylinderkopfdeckeln und anderen Bauteilen, möglich. After a certain period of operation it becomes necessary to change the valve train in order to reproduce the wear and tear on its components that has occurred in the meantime. If not, for example by using hydraulic tappets, the distances between the Components are automatically compensated, the readjustment must be done by hand. This work usually takes a lot of time because they can only be carried out with sufficient accuracy when the machine has cooled down and on many machines there is access to the one adjusting devices only possible after dismantling air filters, cylinder head covers and other components.

Die obengenannten Probleme und Nachteile derzeitiger Ventiltriebe ergeben sich aus der Führung und Kühlung der Ventilschäfte, dem Verhalten der Ventilfedern, der Anordnung der Nockenwellen und der Lenkung der Ventilöffnungskräfte.The above problems and disadvantages of current valve trains arise from the guidance and cooling of the valve stems, the behavior of the valve springs, the arrangement of the camshafts and the steering the valve opening forces.

Die Erfindung soll die zum Schließen und zum Öffnen der Gaswechsel Ventile dienenden Vorrichtungen verbessern. Mit wenigen, unkomplizierten Bauteilen soll ein betriebssicherer, wartungsfreier und geräuscharm arbeitender Ventiltrieb geschaffen werden.The invention is intended to close and open the gas exchange valves improve serving devices. With a few, uncomplicated components, a reliable, maintenance-free and low-noise working valve train are created.

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Da* Neue Der Erfindung ist, daß die Ventile nicht mit Hilfe von Ven tilfedern, sondern durch die Druckkräfte geeigneter Flüssigkeiten , ( Schmieröle ) geschlossen werden. Auch die Ventilöffnungskräfte der Nocken werden durch Flüssigkeiten übertragen und zu den Ventilschäften gelenkt.Because * New of the invention is that the valves are not tilfedern with the help of Ven, but are closed by the pressure forces of suitable liquids (lubricating oils). The valve opening forces of the Cams are transmitted through fluids and directed to the valve stems.

Die beiliegende Schnittzeichnung zeigt ein Gaswechselventil A , das an seinem Schaft durch eine kurze Führungsbuchse und zusätzlich durch den Kolben C geführt wird, der auf ein Gewinde am freien Ende des Ventilsohafts aufgeschraubt und mit einer Gegenmutter gesichert ist. Die Buchs· B dient zur Abdichtung des Raumes G , der mit Schmieröl gefüllt ist, das in einem vom Haupt - Ölatrom der Maschine getrennten Nebenstrom von einer Pumpe ständig ausgetauscht und mit Hilfe eines beliebigen, elastischen Druckreglers unter einem entweder gleichbleibenden oder mit wachsender Drehzahl zunehmenden Druck gehalten wird. Durch die Druckkräfte des Öls, die auf den Kolben C wirken, wird das Ventil geschlossen. Der ständige Austausch des Öls sorgt für eine schnelle Ableitung der Wärme vom Ventilschaft und von der Buchse B . Zwischen der Buchse B und der Ventilführungsbuchse kühlt und schmiert •in zweiter, druckloser Ölstrom den Ventilschaft und die beiden Buchsen. Die Kanäle dieses Ölstroms sind so gestaltet, daß sie eine Überlaufleitung für überschüssiges öl des Hauptstrome bilden, das in der Nähe des Ventilschafte zugeführt wird und von dort zum Baum F fließt, dem es ausfüllt und an dessen höchstgelegenem Punkt es durch einen bei geschlossenem Ventil offenstehenden Überlaufkanal wieder ausfließen kann.The enclosed sectional drawing shows a gas exchange valve A, which on its shaft through a short guide bush and additionally through the piston C is guided, which on a thread at the free end of the valve stem is screwed on and secured with a lock nut. The socket · B serves to seal the space G, which is filled with lubricating oil is, which is constantly exchanged by a pump and with the help of a any elastic pressure regulator is kept under either a constant pressure or a pressure that increases with increasing speed. Due to the pressure forces of the oil, which act on the piston C, this is Valve closed. The constant exchange of the oil ensures that the heat is quickly dissipated from the valve stem and from the bushing B. Between the bushing B and the valve guide bushing cools and lubricates • the valve stem and the two bushes in a second, pressureless oil flow. The channels of this oil flow are designed in such a way that they form an overflow line form the main stream for excess oil, which is supplied near the valve stem and flows from there to tree F, which it fills in and at its highest point it is followed by a with the valve closed, the overflow channel that is open flow out again can.

Wenn der Nocken aufläuft und mit Hilfe des Stößels D den Kolben E zum Raum F drängt, dichtet der Kolben £ zunächst die hier einmündenden Ölkanäle ab und übt danach über das dann im Raum F eingeschlossene öl amf den Kolben C und auf den Ventilschaft einen Druck aus, der größerWhen the cam runs up and with the help of the plunger D, the piston E to If space F is pushing, the piston £ first seals the oil channels opening here and then exerts a greater pressure on piston C and on the valve stem via the oil that is then trapped in space F

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ist als der ihm entgegenwirkende Öldruck im Raun G . Dadurch wird daa Öl im Saum G zurückgedrängt, und da« Ventil wird entsprechend den Volumen des Vom Kolben E nach dem Abdichten der Ölkanäle rerdrängten Öls geöffnet. .is than the counteracting oil pressure in the room G. This makes daa Oil is pushed back in the seam G, and the valve is corresponding to the Volume of the piston E after sealing the oil channels rerdrftten Oil opened. .

Beim Ablaufen des Nockens wirkt der Druck des Öls im Baum G über den Kolben C auf das Öl im Raum P und drängt dadurch den Kolben E und den Stößel D solange fest an den Nocken, bis der Kaiben £ die ölkanäle freigibt und der Öldruck im Raum F zusammenbricht. Damit die Ölkanäle bis zum nächsten Auflaufen des Nocken» geöffnet bleiben, ist an dem Kolben E ein dünner Schaft angesetzt, der in einer Bucheβ so geführt wird, daß auf seine Stirnfläche der im Raum G Tor handene Öldruck wirkt, auf den der Durchmesser des Schaftes so abgestimmt ist, daß der Stößel D bei geschlossenem Ventil nur mit leich tem Andruck am Nocken anliegt.When the cam runs down, the pressure of the oil in the tree G acts via the Piston C hits the oil in space P and thereby pushes piston E and the The plunger D is firmly attached to the cam until the Kaiben £ the oil channels releases and the oil pressure in space F collapses. So that the oil channels open until the next time the cam opens remain, a thin shaft is attached to the piston E, which is in a Bucheβ is guided in such a way that the gate in room G is on its face Oil pressure acts to which the diameter of the shaft is matched is that when the valve is closed, the plunger D only rests on the cam with light pressure.

Zur Wartung dieses Ventiltriebs, der keine komplizierten Bauteile enthält und mit geringen Kosten für alle Viertakt - Brennkraftma schinen benutzt werden kann, ist lediglich ein regelmäßiges Wechseln des Schmieröls erforderlich»For maintenance of this valve train, which does not have any complicated components contains and at low cost for all four-stroke internal combustion engines can be used, all that is required is a regular change of the lubricating oil »

Enger - Besenkamp, July 1st, 1970

imin the

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Claims

Wilfried Kölker ή £

4904 Enger - Beaenkaap
Roeenweg 106

German patent · »t
8000 Munich
Zweibrüokenstrasse 12

File number P 20 09 461.5 F011 9-02 144 9-02 1300
2009641 AT 02.28.70 -

Bes.1 closing and opening ron w cam-controlled valves with ron fluid pressure.

100,000
452544OD4

ArmeIder: Kölker, Wilfried, 4904 Enger -, Inventor: is the applicant.

The applicant makes the following patent claim t

Gate directions are to be protected by controlling the gas switch Valves of four-stroke internal combustion engines,

characterized by a piston attached to the valve stem the dl · sum soleplate and necessary to open the valve Forces are transmitted by fluid pressure.

Enger - Besenkamp, July 1st, 1970

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INSPECTS *